SpringCache通用缓存学习

Posted 2022-06-02 编程指南针

 

1.1 介绍

Spring Cache是一个框架，实现了基于注解的缓存功能，只需要简单地加一个注解，就能实现缓存功能，大大简化我们在业务中操作缓存的代码。

Spring Cache只是提供了一层抽象，底层可以切换不同的cache实现。具体就是通过CacheManager接口来统一不同的缓存技术。CacheManager是Spring提供的各种缓存技术抽象接口。

针对不同的缓存技术需要实现不同的CacheManager：

CacheManager	描述
EhCacheCacheManager	使用EhCache作为缓存技术
GuavaCacheManager	使用Google的GuavaCache作为缓存技术
RedisCacheManager	使用Redis作为缓存技术

1.2 注解

在SpringCache中提供了很多缓存操作的注解，常见的是以下的几个：

注解	说明
@EnableCaching	开启缓存注解功能
@Cacheable	在方法执行前spring先查看缓存中是否有数据，如果有数据，则直接返回缓存数据；若没有数据，调用方法并将方法返回值放到缓存中
@CachePut	将方法的返回值放到缓存中
@CacheEvict	将一条或多条数据从缓存中删除

在spring boot项目中，使用缓存技术只需在项目中导入相关缓存技术的依赖包，并在启动类上使用@EnableCaching开启缓存支持即可。

例如，使用Redis作为缓存技术，只需要导入Spring data Redis的maven坐标即可。

1.3 入门程序

接下来，我们将通过一个入门案例来演示一下SpringCache的常见用法。上面我们提到，SpringCache可以集成不同的缓存技术，如Redis、Ehcache甚至我们可以使用Map来缓存数据， 接下来我们在演示的时候，就先通过一个Map来缓存数据，最后我们再换成Redis来缓存。

1.3.1 环境准备

1). 数据库准备

将今天资料中的SQL脚本直接导入数据库中。

DROP TABLE IF EXISTS `user`;
CREATE TABLE `user` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(50) DEFAULT NULL,
  `age` int(11) DEFAULT NULL,
  `address` varchar(100) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

2). 导入基础工程

基础环境的代码，在我们今天的资料中已经准备好了， 大家只需要将这个工程导入进来就可以了。

package com.znz.entity;

import lombok.Data;
import java.io.Serializable;

@Data
public class User implements Serializable 

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private Long id;

    private String name;

    private int age;

    private String address;

package com.znz.controller;

import com.baomidou.mybatisplus.core.conditions.query.LambdaQueryWrapper;
import com.itheima.entity.User;
import com.itheima.service.UserService;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.cache.annotation.CacheEvict;
import org.springframework.cache.annotation.CachePut;
import org.springframework.cache.annotation.Cacheable;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@RestController
@RequestMapping("/user")
@Slf4j
public class UserController 

    @Autowired
    private CacheManager cacheManager;

    @Autowired
    private UserService userService;

    /**
     * CachePut：将方法返回值放入缓存
     * value：缓存的名称，每个缓存名称下面可以有多个key
     * key：缓存的key
     */
    @CachePut(value = "userCache",key = "#user.id")
    @PostMapping
    public User save(User user)
        userService.save(user);
        return user;
    

    /**
     * CacheEvict：清理指定缓存
     * value：缓存的名称，每个缓存名称下面可以有多个key
     * key：缓存的key
     */
    @CacheEvict(value = "userCache",key = "#p0")
    //@CacheEvict(value = "userCache",key = "#root.args[0]")
    //@CacheEvict(value = "userCache",key = "#id")
    @DeleteMapping("/id")
    public void delete(@PathVariable Long id)
        userService.removeById(id);
    

    //@CacheEvict(value = "userCache",key = "#p0.id")
    //@CacheEvict(value = "userCache",key = "#user.id")
    //@CacheEvict(value = "userCache",key = "#root.args[0].id")
    @CacheEvict(value = "userCache",key = "#result.id")
    @PutMapping
    public User update(User user)
        userService.updateById(user);
        return user;
    

    /**
     * Cacheable：在方法执行前spring先查看缓存中是否有数据，如果有数据，则直接返回缓存数据；若没有数据，调用方法并将方法返回值放到缓存中
     * value：缓存的名称，每个缓存名称下面可以有多个key
     * key：缓存的key
     * condition：条件，满足条件时才缓存数据
     * unless：满足条件则不缓存
     */
    @Cacheable(value = "userCache",key = "#id",unless = "#result == null")
    @GetMapping("/id")
    public User getById(@PathVariable Long id)
        User user = userService.getById(id);
        return user;
    

    @Cacheable(value = "userCache",key = "#user.id + '_' + #user.name")
    @GetMapping("/list")
    public List<User> list(User user)
        LambdaQueryWrapper<User> queryWrapper = new LambdaQueryWrapper<>();
        queryWrapper.eq(user.getId() != null,User::getId,user.getId());
        queryWrapper.eq(user.getName() != null,User::getName,user.getName());
        List<User> list = userService.list(queryWrapper);
        return list;
    

package com.znz.mapper;

import com.baomidou.mybatisplus.core.mapper.BaseMapper;
import com.itheima.entity.User;
import org.apache.ibatis.annotations.Mapper;

@Mapper
public interface UserMapper extends BaseMapper<User>

package com.znz.service;

import com.baomidou.mybatisplus.extension.service.IService;
import com.itheima.entity.User;

public interface UserService extends IService<User> 

package com.znz.service.impl;

import com.baomidou.mybatisplus.extension.service.impl.ServiceImpl;
import com.itheima.entity.User;
import com.itheima.mapper.UserMapper;
import com.itheima.service.UserService;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserServiceImpl extends ServiceImpl<UserMapper,User> implements UserService 

由于SpringCache的基本功能是Spring核心(spring-context)中提供的，所以目前我们进行简单的SpringCache测试，是可以不用额外引入其他依赖的。

3). 注入CacheManager

我们可以在UserController注入一个CacheManager，在Debug时，我们可以通过CacheManager跟踪缓存中数据的变化。

而在上述的这几个实现中，默认使用的是 ConcurrentMapCacheManager。稍后我们可以通过断点的形式跟踪缓存数据的变化。

4). 引导类上加@EnableCaching

在引导类上加该注解，就代表当前项目开启缓存注解功能。

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;import org.springframework.boot.SpringApplication;import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;
@Slf4j@SpringBootApplication@EnableCachingpublic class CacheDemoApplication     public static void main(String[] args)         SpringApplication.run(CacheDemoApplication.class,args);        log.info("项目启动成功...");    

1.3.2 @CachePut注解

@CachePut 说明：

作用: 将方法返回值，放入缓存

value: 缓存的名称, 每个缓存名称下面可以有很多key

key: 缓存的key  ----------> 支持Spring的表达式语言SPEL语法

1). 在save方法上加注解@CachePut

当前UserController的save方法是用来保存用户信息的，我们希望在该用户信息保存到数据库的同时，也往缓存中缓存一份数据，我们可以在save方法上加上注解 @CachePut，用法如下：

 /**
 * CachePut：将方法返回值放入缓存
 * value：缓存的名称，每个缓存名称下面可以有多个key
 * key：缓存的key
 */
 @CachePut(value = "userCache", key = "#user.id")
 @PostMapping
 public User save(User user)
     userService.save(user);
     return user;
 

key的写法如下：

#user.id : #user指的是方法形参的名称, id指的是user的id属性 , 也就是使用user的id属性作为key ;

#user.name: #user指的是方法形参的名称, name指的是user的name属性 ,也就是使用user的name属性作为key ;

#result.id : #result代表方法返回值，该表达式 代表以返回对象的id属性作为key ；

#result.name : #result代表方法返回值，该表达式 代表以返回对象的name属性作为key ；

2). 测试

启动服务,通过postman请求访问UserController的方法, 然后通过断点的形式跟踪缓存数据。

第一次访问时，缓存中的数据是空的，因为save方法执行完毕后才会缓存数据。

第二次访问时，我们通过debug可以看到已经有一条数据了，就是上次保存的数据，已经缓存了，缓存的key就是用户的id。

注意: 上述的演示，最终的数据，实际上是缓存在ConcurrentHashMap中，那么当我们的服务器重启之后，缓存中的数据就会丢失。我们后面使用了Redis来缓存就不存在这样的问题了。

1.3.3 @CacheEvict注解

@CacheEvict 说明：

作用: 清理指定缓存

value: 缓存的名称，每个缓存名称下面可以有多个key

key: 缓存的key  ----------> 支持Spring的表达式语言SPEL语法

1). 在 delete 方法上加注解@CacheEvict

当我们在删除数据库user表的数据的时候,我们需要删除缓存中对应的数据,此时就可以使用@CacheEvict注解, 具体的使用方式如下:

 /**
 * CacheEvict：清理指定缓存
 * value：缓存的名称，每个缓存名称下面可以有多个key
 * key：缓存的key
 */
 @CacheEvict(value = "userCache",key = "#p0")  //#p0 代表第一个参数
 //@CacheEvict(value = "userCache",key = "#root.args[0]") //#root.args[0] 代表第一个参数
 //@CacheEvict(value = "userCache",key = "#id") //#id 代表变量名为id的参数
 @DeleteMapping("/id")
 public void delete(@PathVariable Long id)
     userService.removeById(id);
 

2). 测试

要测试缓存的删除，我们先访问save方法4次，保存4条数据到数据库的同时，也保存到缓存中，最终我们可以通过debug看到缓存中的数据信息。然后我们在通过postman访问delete方法， 如下：

删除数据时，通过debug我们可以看到已经缓存的4条数据：

当执行完delete操作之后，我们再次保存一条数据，在保存的时候debug查看一下删除的ID值是否已经被删除。

3). 在 update 方法上加注解@CacheEvict

在更新数据之后，数据库的数据已经发生了变更，我们需要将缓存中对应的数据删除掉，避免出现数据库数据与缓存数据不一致的情况。

//@CacheEvict(value = "userCache",key = "#p0.id")   //第一个参数的id属性
 //@CacheEvict(value = "userCache",key = "#user.id") //参数名为user参数的id属性
 //@CacheEvict(value = "userCache",key = "#root.args[0].id") //第一个参数的id属性
 @CacheEvict(value = "userCache",key = "#result.id")         //返回值的id属性
 @PutMapping
 public User update(User user)
     userService.updateById(user);
     return user;
 

加上注解之后，我们可以重启服务，然后测试方式，基本和上述相同，先缓存数据，然后再更新某一条数据，通过debug的形式查询缓存数据的情况。

1.3.4 @Cacheable注解

@Cacheable 说明:

作用: 在方法执行前，spring先查看缓存中是否有数据，如果有数据，则直接返回缓存数据；若没有数据，调用方法并将方法返回值放到缓存中

value: 缓存的名称，每个缓存名称下面可以有多个key

key: 缓存的key  ----------> 支持Spring的表达式语言SPEL语法

1). 在getById上加注解@Cacheable

 /**
 * Cacheable：在方法执行前spring先查看缓存中是否有数据，如果有数据，则直接返回缓存数据；若没有数据，调用方法并将方法返回值放到缓存中
 * value：缓存的名称，每个缓存名称下面可以有多个key
 * key：缓存的key
 */
 @Cacheable(value = "userCache",key = "#id")
 @GetMapping("/id")
 public User getById(@PathVariable Long id)
     User user = userService.getById(id);
     return user;
 

2). 测试

我们可以重启服务，然后通过debug断点跟踪程序执行。我们发现，第一次访问，会请求我们controller的方法，查询数据库。后面再查询相同的id，就直接获取到数据库，不用再查询数据库了，就说明缓存生效了。

当我们在测试时，查询一个数据库不存在的id值，第一次查询缓存中没有，也会查询数据库。而第二次再查询时，会发现，不再查询数据库了，而是直接返回，那也就是说如果根据ID没有查询到数据,那么会自动缓存一个null值。我们可以通过debug，验证一下：

我们能不能做到，当查询到的值不为null时，再进行缓存，如果为null，则不缓存呢? 答案是可以的。

3). 缓存非null值

在@Cacheable注解中，提供了两个属性分别为：condition， unless 。

condition : 表示满足什么条件, 再进行缓存 ;

unless : 表示满足条件则不缓存 ; 与上述的condition是反向的 ;

具体实现方式如下:

 /**
  * Cacheable：在方法执行前spring先查看缓存中是否有数据，如果有数据，则直接返回缓存数据；若没有数据，调用方法并将方法返回值放到缓存中
  * value：缓存的名称，每个缓存名称下面可以有多个key
  * key：缓存的key
  * condition：条件，满足条件时才缓存数据
  * unless：满足条件则不缓存
  */
 @Cacheable(value = "userCache",key = "#id", unless = "#result == null")
 @GetMapping("/id")
 public User getById(@PathVariable Long id)
     User user = userService.getById(id);
     return user;
 

注意：此处，我们使用的时候只能够使用 unless， 因为在condition中，我们是无法获取到结果 #result的。

4). 在list方法上加注解@Cacheable

在list方法中进行查询时，有两个查询条件，如果传递了id，根据id查询；如果传递了name， 根据name查询，那么我们缓存的key在设计的时候，就需要既包含id，又包含name。具体的代码实现如下：

 @Cacheable(value = "userCache",key = "#user.id + '_' + #user.name")
 @GetMapping("/list")
 public List<User> list(User user)
     LambdaQueryWrapper<User> queryWrapper = new LambdaQueryWrapper<>();
     queryWrapper.eq(user.getId() != null,User::getId,user.getId());
     queryWrapper.eq(user.getName() != null,User::getName,user.getName());
     List<User> list = userService.list(queryWrapper);
     return list;
 

然后再次重启服务，进行测试。

第一次查询时，需要查询数据库，在后续的查询中，就直接查询了缓存，不再查询数据库了。

 

2  集成Redis

在使用上述默认的ConcurrentHashMap做缓存时，服务重启之后，之前缓存的数据就全部丢失了，操作起来并不友好。在项目中使用，我们会选择使用redis来做缓存，主要需要操作以下几步：

1). pom.xml

 <dependency>
     <groupId>org.springframework.boot</groupId>
     <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
 </dependency>
 
 <dependency>
     <groupId>org.springframework.boot</groupId>
     <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
 </dependency>

2). application.yml

 spring:
  redis:
    host: 192.168.200.200
    port: 6379
    password: root@123456
    database: 0
  cache:
    redis:
      time-to-live: 1800000   #设置缓存过期时间，可选

3). 测试

重新启动项目，通过postman发送根据id查询数据的请求，然后通过redis的图形化界面工具，查看redis中是否可以正常的缓存数据。

以上是针对SpringCache通用缓存框架的应用介绍，有了它以后，可以理方便的在我们的程序中使用缓存，而且可以无缝移植。